Open Library - открытая библиотека учебной информации. Устройствами отстаивания являются


4. Отстойники

Устройство. Отстаивание является более дешевым процессом, чем другие процессы разделения неоднородных систем, например фильтрова­ние. Отстаивание используют в качестве первичного процесса разделения, проведение которого часто позволяет ускорить (при прочих равных усло­виях) фильтрование или центрифугирование суспензий.

Отстаивание проводят в аппаратах, называемых отстойниками, или сгустителями. Различают аппараты периодического, непре­рывного и полунепрерывного действия, причем непрерывно действующие отстойники, в свою очередь, делятся на одноярусные, двухъярусные и многоярусные.

Периодически действующие отстойники представляют собой низкие бассейны без перемешивающих устройств. Такой отстойник заполняется суспензией, которая остается в состоянии покоя в течение определенного времени, необходимого для оседания твердых частиц на дно аппарата. После этого слой осветленной жидкости декантируют, т.е. сливают через сифонную трубку или краны, расположенные выше уровня осевшего осадка. Последний, обычно представляющий собой подвижную текучую густую жидкую массу — шлам, выгружают вручную через верх аппарата или удаляют через нижний спусковой кран.

Размеры и форма аппаратов периодического действия зависят от кон­центрации диспергированной фазы и размеров ее частиц. Чем крупнее частицы и чем больше их плотность, тем меньший диаметр может иметь аппарат. Скорость отстаивания существенно зависит от температуры, с изменением которой изменяется вязкость жидкости, причем скорость осаждения обратно пропорциональна вязкости, а последняя уменьшается с увеличением температуры.

Для отстаивания небольших количеств жидкости применяют отстой­ники в виде цилиндрических вертикально установленных резервуаров с коническим днищем, имеющим кран или люк для разгрузки осадка и несколько кранов для слива жидкости, установленных на корпусе на разной высоте.

Для отстаивания значительных количеств жидкости, например для очистки сточных вод, используют бетонные бассейны больших размеров или несколько последовательно соединенных резервуаров, работающих полунепрерывным способом: жидкость поступает и удаляется непрерывно, а осадок выгружается из аппарата периодически.

На рис.V-2 показан отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками. Исходная суспензия подается через штуцер 1 в корпус 2 аппарата, внутри которого расположены наклонные перегородки 3, направляющие поток попеременно вверх и вниз. Наличие перегородок увеличивает время пребывания жид­кости и поверхность осаждения в аппарате. Осадок собирается в конических днищах (бункерах) 4, откуда периодически удаляется, а осветленная жидкость непрерывно отводится из отстойника через штуцер 5.

В промышленности наиболее распространены отстойники непрерыв­ного действия.

Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой (рис. V-3) представляет собой невысокий цилиндрический резер­вуар 1 с плоским слегка коническим днищем и внутренним кольцевым желобом 2 вдоль верхнего края аппарата. В резервуаре установлена мешалка 3 с на­клонными лопастями, на ко­торых имеются гребки 4 для непрерывного перемещения осаждающегося материала к разгрузочному отверстию 7. Одновременно гребки слегка взбалтывают осадок, способ­ствуя этим более эффективному его обезвоживанию. Мешалка делает от 0.015 до 0.5 об/мин, т.е. вращается настолько медленно, что не нарушает процесса осаждения. Исходная жидкая смесь непрерывно подается через трубу 5 в середину резервуара. Осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб и удаляется через штуцер 6. Осадок (шлам) — текучая сгущенная суспензия (с концентрацией твердой фазы не более 35-55%) – удаляется из резервуара при помощи диафрагмового насоса. Вал мешалки приводится во вращение от электродвигателя 8 через редуктор.

Вместе с удаляемым осадком часто теряется значительное количество жидкости, поэтому для уменьшения ее потерь и выделения жидкости из сгущенной суспензии осадок из первого отстойника направляют в другой отстойник для отмывки водой и последующего отстаивания. Осадок, полу­ченный во втором аппарате, будет содержать такое же количество жидко­сти, что и осадок в первом отстойнике, но уже значительно разбавленной водой. При наличии нескольких последовательно соединенных отстойни­ков можно удалить из осадка до 97-98% жидкости. Для уменьшения количества промывных вод отстаивание проводят по принципу противо­тока (рис. V-4): осадок последовательно движется из первого отстойника в последний, а вода – в направлении, обратном движению осадка; от последнего отстойника к первому. Промывные воды используют затем для приготовления исходной суспензии.

Кроме непрерывности действия и большой производительности (состав­ляющей иногда 3000 т/сутки осадка) гребковые отстойники обладают следующими достоинствами: в них достигается равномерная плотность осадка, имеется возможность регулирования ее путем изменения произво­дительности, обеспечивается более эффективное обезвоживание осадка вследствие легкого взбалтывания его мешалкой. Работа таких отстойни­ков может быть полностью автоматизирована. К недостаткам этих аппа­ратов следует отнести их громоздкость. Гребковые нормализованные отстойники имеют диаметр от 1.8 до 30 м, а в некоторых производствах, например для очистки воды, отстойники достигают в диаметре 100 м.

При необходимости установки ряда отстойников значительных диа­метров занимаемая ими площадь будет велика. В целях уменьшения этой площади применяют многоярусные отстойники, состоящие из нескольких аппаратов, установленных друг на друга. Различают многоярусные отстой­ники закрытого и сбалансированного типов.

Простейший многоярусный отстойник закры­того типа (рис. V-5, а) представляет собой несколько отстойников, поставленных друг на друга и имеющих общий вал для гребковых меша­лок и соответственно — общий привод. На рис. V-5 для простоты показаны лишь два расположенных один над другим отстойника. В местах прохода вала сквозь днище каждого отстойника установлены уплотняющие саль­ники. Таким образом, в этих отстойниках слив осветленной жидкости и выгрузка осадка осуществляются раздельно из каждого яруса. Более совершенными являются многоярусные отстой­ники сбалансированного, или уравновешенного, типа (рис. V-5, б). Такие отстойники также имеют общие вал и привод, но, в отличие от отстойников закрытого типа, их ярусы после­довательно соединены по шламу: стакан для удаления шлама из каждого вышерасположенного яруса опущен нижним концом в слой сгущенного шлама нижерасположенного яруса.

Отстойники работают следующим образом: исходная суспензия из распределительного устройства 1 подается через стаканы 2 в каждый ярус. Осветленная жидкость через сливные патрубки собирается в кол­лектор 3. Сгущенный осадок при применении отстойника, закрытого типа удаляется раздельно из каждого яруса в сборники 4, а в случае отстойника сбалансированного типа — только из нижнего яруса.

Таким образом, в аппаратах закрытого типа дно каждого яруса вос­принимает давление всей массы находящейся в нем суспензии, а у отстой­ников сбалансированного типа нагрузку на дно испытывает только нижний ярус. В отстойниках сбалансированного типа не требуется специаль­ных уплотнений в местах прохода вала сквозь днища ярусов.

Помимо многоярусных отстойников большая поверхность осаждения достигается также в отстойниках непрерывного дей­ствия с коническими полками (рис. V-6). Разделяемая суспензия подается через штуцер 1 и распределяется по каналам между коническими полками 2 (через одну), на поверхности которых происходит осаждение твердых частиц. Осевшие частицы сползают по наклонным полкам к стенкам корпуса и затем перемещаются вниз к штуцеру 3 для удаления шлама. Осветленная жидкость отводится по каналам 4 между двумя вышележащими полками и выводится из аппарата через штуцер 5.

Достоинством отстойников этого типа является отсутствие движущихся частей и простота об­служивания.

На рис. V-7 показан непрерывно действующий отстойник для раз­деления эмульсий. Он представляет собой го­ризонтальный резервуар, внутри которого про­тив входного штуцера 1 установлена перфори­рованная отбойная перегородка 2. Она служит для предотвращения возмущений жидкости струей поступающей эмульсии. Поперечное се­чение отстойника выбирают таким, чтобы движение жидкости в корпусе аппарата было ламинарным или близким к нему (скорость — не­сколько мм/сек), что способствует ускорению отстаивания. Легкая жидкая фаза удаляется из аппарата по трубопроводу 3, тяжелая — по трубопро­воду 4. На последнем имеется устройство 5 для разрыва сифона, преду­преждающее полное опорожнение резервуара.

studfiles.net

56. Общие сведения о процессе отстаивания. Конструкция отстойников. Определение поверхности осаждения.

Осаждение- процесс разделения, при котором взвешенные частицы в жидкости отделяются от сплошной фазы под действием сил тяжести, сил инерции или электростатических сил.

Отстаивание– это медленное расслоение жидкой дисперсной системы (суспензии, эмульсии, пены) на составляющие её фазы: дисперсионную среду и диспергированное вещество (дисперсную фазу), происходящее под действием силы тяжести.

Отстаивание является более дешевым процессом, чем другие процессы разделения неоднородных систем, например фильтрование. Отстаивание используют в качестве первичного процесса разделения, проведение которого часто позволяет ускорить фильтрование или центрифугирование суспензий. Отстаивание проводят в аппаратах, называемых отстойниками.

Отстойник – это емкость, резервуар, сосуд, или же бассейн в котором отстаивается жидкость.

В отстойниках происходит процесс осаждения под действием силы тяжести твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в суспензии. В практике химических производств осаждение в отстойниках применяют преимущественно для разделения грубых суспензий.

Отстойники могут быть аппаратами периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. Отстойники по своей конструкции подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Отстойники целесообразно применять в тех случаях, когда суспензия состоит из легко и быстро оседающих частиц твердой фазы. Полидисперсные суспензии также целесообразно предварительно сгущать, так как чем концентрированнее суспензия, тем более эффективно применение фильтров на последующей стадии фильтрования.

Отстойники периодического действияпредставляют собой обычные сборники с коническим днищем и перемешивающим устройством. После разделения осветленную жидкость сливают, а сгущенную часть или осадок периодически выгружают. Наиболее часто такие отстойники используют, когда осаждению предшествует другой процесс, осуществляемый в тех же аппаратах. Отстойники применяют при скоростях осаждения твердой фазы не менее 0,05 м/ч, что соответствует размеру частиц 5—10 мкм.

В аппаратах полунепрерывного действияподача суспензии и слив осветленной жидкости происходят непрерывно, а осадок по мере накопления периодически удаляется из отстойника через нижние спускные устройства. При этом выбирают такое значение скорости протекания суспензии, чтобы частицы успевали осесть на дно отстойника прежде, чем жидкость выйдет из аппарата.

Отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками.

1-штуцер для ввода исходной суспензии, 2-корпус, 3-наклонные перегородки, 4- бункеры для осадка, 5-шуцер для отвода осветленной жидкости.

Исходная суспензия подается через штуцер 1 в корпус 2 аппарата, внутри которого расположены наклонные перегородки 3, направляющие поток попеременно вверх и вниз. Наличие перегородок увеличивает время пребывания жидкости и поверхность осаждения в аппарате. Осадок собирается в конических днищах 4, откуда периодически удаляется, а осветленная жидкость непрерывно отводится из отстойника через штуцер 5.

Отстойники непрерывного действияснабжены гребковым устройством, при помощи которого шлам перемещается к разгрузочному патрубку, расположенному в центре конусного днища. В катализаторных производствах применяют одно- и многоярусные сгустители с центральным приводом, диаметром от 2 до 12 м и высотой от 1,5 до 4 м. В одноярусном сгустителе суспензию подают в загрузочный стакан, снабженный перфорированным днищем, которое предотвращает взмучивание осадка струей поступающей суспензии. Осветленную суспензию отводят через кольцевой желоб. Уклон днища не превышает 10°.

Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой.

1-корпус, 2-кольцевой желоб, 3-мешалка, 4-лопасти с гребками, 5-труба для подачи исходной суспензии, 6-штуцер для вывода осветленной жидкости, 7-разгрузочное отверстие для осадка, 8-электродвигатель

Принцип действия:

Мешалка делает от 0,015 до 0,5 оборотов в минуту. Мешает медленно, не нарушая процесс осаждения. Исходная смесь непрерывно подается через трубу 5 в середину резервуара, осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб и удаляется через штуцер 6. Осадок или шлам удаляется из резервуара при помощи диафрагмового насоса. Вал мешалки приводится во вращение от электродвигателя через редуктор.

Достоинство: простота, легко управляема (автоматизируемая)

Недостатки:громоздкость, малая эффективность разделения.

Отстойник непрерывного действия с коническими полками.

В отстойнике непрерывного действия с коническими полками большая поверхность осаждения.

Разделяемая суспензия подается через центральный верхний штуцер и распределяется между коническими полками (через одну), на поверхности которых происходит осаждение твердых частиц. Осевшие частицы сползают по наклонным полкам и перемещаются вниз к штуцеру для удаления шлама. Осветленная жидкость отводится по каналам между полками и выводится из аппарата через боковой штуцер.

Достоинствами этого аппарата являются небольшие габаритные размеры при высокой площади отстаивания, отсутствие движущихся частей и простота обслуживания. Однако влажность шлама в них больше, чем в отстойниках с гребковой мешалкой.

Отстойник непрерывного действия для разделения эмульсий

1 — корпус; 2 -— перфорированная перегородка

Отстойник непрерывного действия для разделения эмульсий представляет собой горизонтальный резервуар, с перфорированной перегородкой 2. Она предотвращает возмущение жидкости в отстойнике струей эмульсии, поступающей в аппарат. Поперечное сечение отстойника выбирают таким, чтобы скорость течения жидкости в корпусе 1 аппарата не превышала нескольких миллиметров в секунду и режим течения был ламинарным, что предотвращает смешение фаз и улучшает процесс отстаивания. Расслоившиеся легкая и тяжелая фазы выводятся с противоположной стороны отстойника. Трубопровод для вывода тяжелой фазы соединен с атмосферой для предотвращения засифонивания.

Определение поверхности осаждения.

Пусть в отстойнике прямоугольного сечения, имеющем длину l(м) и ширинуb(м), суспензия разделяется на осадок и слой осветленной жидкости высотойh(м). Производительность отстойника по осветленной жидкости выразится уравнением:

(1)

где - скорость потока жидкости вдоль аппарата.

Время прохождения суспензией отстойника составит:

За это же время частицы, осаждающиеся со скоростью ωос, должны пройти наибольший путь h. Следовательно, время отстаивания определится из уравнения:

Приравнивая правые части уравнений и подставляя вместоего значение из уравнения (1), получим:

Откуда производительность отстойника по осветленной жидкости составит:

где F-поверхность отстойника в плане.

Производительность отстойника не зависит в явном виде от его высоты, а зависит только от скорости и поверхности осаждения. Необходимую поверхность осаждения находим из выражения:

Где G– масса исходной смеси, осветленной жидкости и осадка

х - содержание вещества в исходной смеси, осветленной жидкости и осадке, массовые доли.

studfiles.net

Устройство отстойников

Процесс осаждения под действием силы тяжести осуществляют в аппаратах (отстойниках) периодического,полунепрерывногоинепрерывногодействия. В зависимости от вида разделяемой смеси эти аппараты еще подразделяют на отстойники:для пылей,для суспензийидля эмульсий. Несмотря на то, что методы разделения жидких и неоднородных газовых систем основаны на одинаковых принципах, применяемое для этой цели оборудование имеет ряд особенностей.

Отстойники для пылей. Простейшим устройством для очистки газов от пыли является отстойный газоход (рис. 5.3).

На пути запыленного газа устанавливают камеру с перегородками 1, изменяющими направление движения потока, и сборники пыли 2. Вследствие увеличения сечения скорость потока падает, частицы пыли, сохраняя прямолинейноедвижение за счет инерции, ударяются о перегородки 1 и собираются в сборнике 2. Эти устройства применяют для предварительной, грубой очистки газов.

Рисунок 5.3 – Отстойный газоход

Рисунок 5.4 – Пылеосадительная камера: 1 – клапаны; 2 – горизонтальные полки; 3 – люки

Более качественная очистка достигается в пылеосадительных камерах (рис. 5.4). Устройство пылеосадительной камеры основано на принципе развития максимальной площади осаждения. Аппарат с горизонтальными полками 2 делится на ряд каналов малой высоты. Поступление запыленного газа регулируется клапанами 1. Осажденная пыль периодически выгружается при отключенном аппарате через люки 3.

Для непрерывной работы камеры ее делят на два самостоятельных отделения, из которых одно находится в работе, а другое в это время очищается от пыли.

Расстояние между полками в камере обычно 0,04–0,1 м. Степень очистки не превышает 30–40 %. Чтобы частицы, осевшие в камере, не захватывались газом, скорость последнего не должна быть выше величины , определяемой по уравнению

.

Под действием силы тяжести достаточно полно удается выделить из газа лишь крупные частицы пыли. Поэтому пылеосадительные камеры используют для очистки газов, содержащих частицы пыли относительно больших размеров (свыше 100 мкм).

Отстойники для суспензий. Для обработки небольших количеств суспензий применяют отстойники в виде цилиндрических вертикально установленных резервуаров с коническим днищем, имеющие люки для разгрузки осадка и несколько кранов на разной высоте для слива жидкости.

Для отстаивания больших количеств жидкости (очистка сточных вод, отстаивание питьевой воды и т.д.) отстойниками служат бетонные бассейны или несколько последовательно соединенных резервуаров, работающих комбинированным способом: жидкость в них протекает непрерывно, а осадок удаляется периодически.

Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой (рис. 5.5, а) представляет собой цилиндрический резервуар 2 с коническим днищем и кольцевым желобом 3 в верхней части аппарата. В аппарате имеется мешалка с гребками 1, расположенными таким образом, что при вращении мешалки по часовой стрелке скапливающийся осадок перемещается к центральному штуцеру в дне сосуда. Мешалка вращается очень медленно (0,02–0,5 об/мин), не нарушая процесса осаждения. Исходная суспензия подается в центральную верхнюю часть аппарата, осветленная жидкость удаляется из верхнего желоба, а осадок, содержащий большое количество жидкости и достаточно подвижный шлам, откачивается шламовым насосом через нижний штуцер днища.

Рисунок 5.5 – Схемы отстойников:

а – с гребковой мешалкой: 1 – мешалка с гребками; 2 – цилиндрический резервуар; 3 – кольцевой желоб;

б– двухъярусный: 1 – емкость исходной суспензии; 2 – патрубок исходной суспензии; 3 – отвод осветленной жидкости; 4 – отвод шлама

Отстойники непрерывного действия с мешалками не требуют ручного труда для выгрузки осадка, обладают большой производительностью, могут быть легко автоматизированы, но не допускают значительного обезвоживания осадка. Размеры отстойников (диаметры) колеблются в широких пределах: от 1,8 до 120 м. При таких больших размерах мешалка изготавливается в виде мостовой фермы, один конец которойопирается на кольцевой рельсовый путь, уложенный на внутренней стенке аппарата, а второй – на центральную опору, вокруг которой вращается мешалка.

Для уменьшения площади, занимаемой отстойниками, применяются многоярусные аппараты. Простейший двухъярусный отстойник (рис. 5.5, б) представляет собой два аппарата, поставленных друг на друга и имеющих общий вал для мешалок. В местах прохода вала сквозь днище верхнего отстойника установлены уплотняющие сальники. Таким образом, слив осветленной жидкости и выгрузка осадка осуществляются раздельно для каждого яруса отстойника.

Отстойники для эмульсий. Периодически действующий отстойник для эмульсий (рис. 5.6,а) – цилиндрический сосуд с коническим днищем, в нижней части которого имеется сливной патрубок 1.

Смотровое стекло 2 позволяет заметить поверхность раздела жидкостей при их спуске после отстаивания. Расположенные ниже краны 3 служат для направления разделенных жидкостей в различные сборники.

Рисунок 5.6 – Схема отстойников для разделения эмульсий:

а– периодического действия: 1 – сливной патрубок; 2 – смотровое стекло; 3 – краны;

б– непрерывнодействующий: 1, 2 – перфорированные перегородки

На рис. 5.6, бпоказан непрерывно действующий отстойник для эмульсий, представляющий собой цилиндрическую емкость, снабженную вводным и выводным патрубками. Эмульсия вводится в среднюю часть аппарата между двумя перфорированными перегородками 1 и 2. После расслаивания легкая жидкость удаляется из аппарата через верхний отводный патрубок, а тяжелая – через нижний. Высоты отводов легкой и тяжелой жидкостейидолжны строго соответствовать плотностям жидкостейии удовлетворять соотношению

.

studfiles.net

Отстаивание

Осаждение

Процесс отстаивания осуществляется в наиболее простых в конструктивном отношении аппаратах - отстойниках. Движущей силой в этом случае является разность удельных весов участвующих в отстаивании фаз. Для систем “газ - твердое тело”, “газ - жидкость” она относительно больше, чем для систем “жидкость - жидкость” и “жидкость - твердое тело”. Малость величины движущей силы при отстаивании ограничивает область применения отстаивания и его эффективность.

В промышленности отстаивание применяют для грубой очистки газов, для сгущения суспензий, для разделения эмульсий (в основном не стойких). Отстаивание применяют часто для предварительного разделения неоднородных сред, что удешевляет окончательное тонкое разделение более сложными способами.

При отстаивании концентрация дисперсной фазы в сплошной достаточно велика и происходит стесненное движение частиц, при этом скорость стесненного движения Wос,с меньше скорости свободного осаждения Wос. Скорость стесненного движения зависит также от объемной доли сплошной фазы . При стесненном движении твердых частиц, например, для суспензий и капель жидкости - для эмульсий, возможно их соприкосновение и образование ансамблей частиц, скорость которых значительно уменьшается, по сравнению со скоростью свободного осаждения. Следует учитывать и то, что если осаждается полидисперсная фаза, то определение скорости стесненного осаждения значительно осложняется , т.к. крупные и мелкие частицы движутся с различными скоростями. Определение скорости стесненного осаждения производится по различным эмпирическим зависимостям.

Отстойники

По способу организации процесса отстойники могут быть периодического, непрерывного и полунепрерывного действия. В последних подача разделяемой смеси и вывод очищенной сплошной фазы производятся непрерывно, а удаление сгущенной дисперсной фазы - периодически.

Отстойники периодического действия представляют собой емкости, куда заливается разделяемая смесь. После определенного времени отстаивания через боковой патрубок сливается очищенная сплошная фаза, а затем удаляется сгущенная (концентрированная) дисперсная фаза. В частности, при отстаивании суспензий в осадке будут содержаться твердые частицы с некоторым количеством сплошной фазы.

Наиболее широко распространены в промышленности Отстойники непрерывного действия. На рис..1 показана схема отстойника непрерывного действия с гребковой мешалкой, применяемого для сгущения суспензий.

Рис.8.1 Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой.

1 - корпус; 2 - коническое днище; 3 - гребковая мешалка; 4 - кольцевой желоб;

В корпус отстойника 1, представляющего цилиндрический резервуар с коническим днищем 2 непрерывно подается суспензия по трубе 5. Твердые частицы под действием силы тяжести оседают на днище корпуса, образуя осадок. Гребковая мешалка перемещает осадок по направлению к разгрузочному отверстию. Мешалка вращается очень медленно и не нарушает осаждение дисперсной фазы. Осадок (сгущенная суспензия) отводится через разгрузочный патрубок 5 при помощи диафрагмового насоса. Очищенная сплошная фаза (осветленная жидкость) переливается в кольцевой желоб 4 и отводится через отводящий патрубок. Вал мешалки приводится в движение от электродвигателя через редуктор (число оборотов вала 0,00025 - 0,008 с-1). Концентрация сгущенной смеси по твердой фазе достигает 30 - 35%. Диаметр отстойников такого типа находится в пределах от 1,8 до 30 м.

Отстаивание твердых частиц в газовой среде подчиняется принципиально тем же закономерностям, что и осаждение их под действием силы тяжести в жидкостях. Поскольку скорость осаждения пропорциональна, при прочих равных условиях, разности плотностей частиц и газа, то скорость очистки в газах будет выше скорости очистке в жидкостях. Несмотря на это очистка газов отстаиванием является малоэффективным процессом, т.к. действующие силы в данном случае невелики. Под действием силы тяжести из газа удается достаточно полно выделить лишь крупные частицы пыли. Поэтому отстаивание используется для предварительной, грубой очистки газов, содержащих частицы пыли относительно крупных размеров (более 100 мкм). Степень очистки газа от пыли не превышает 30 - 40%.

На рис. 2 показана схема пылеосадительной камеры для очистки газа от пыли. Запыленный газ поступает в корпус камеры 1, в котором установлены горизонтальные полки 2, и направляется в пространство между ними. При движении газа между полками и происходит процесс осаждения на последних. Пройдя полки , очищенный газ огибает вертикальную отражательную перегородку 3 и уходит из камеры. Основное назначение перегородки - обеспечение равномерного распределения газа между полками; кроме того, огибании газом перегородки под действием сил инерции из него удаляется часть пыли. Осевшая на полках пыль периодически удаляется при помощи скребков через люки или же смывается водой.

Рис.8.4 Пылеосадительная камера.

1 - корпус; 2 - полки; 3 - отражательная перегородка; 4 - люки для удаления пыли.

Схема расчета отстойника

В отстойнике прямоугольного сечения длиной L (м) и шириной b (м) суспензия разделяется на осадок и слой осветленной жидкости высотой h (м). Производительность отстойника по осветленной жидкости (м3/с), скорость потока жидкости вдоль аппарата равна Wп (м/с)

Для данных условий:

(1)

Время прохождения t суспензией отстойника составит

(2)

За это же время частицы, осаждающиеся со скоростью Woc,c (м/с) должны пройти наибольший путь h, следовательно, время отстаивания определится из уравнения

(3)

Приравнивая правые части уравнений (8.7а) и (8.7б) и подставляя вместо Wп его значение из уравнения (8.6), получим

откуда производительность отстойника по осветленной жидкости составит

(8.8)

где - поверхность отстойника, м2.

Уравнение (8.8) показывает, что производительность отстойника не зависит в явном виде от его высоты. Поэтому при проектировании отстойников их высоту следует принимать возможно меньшей, но такой, чтобы поперечное сечение потока было достаточным для обеспечения ламинарного режима течения

Из уравнения (8.8) можно определить поверхность осаждения (в м2)

(8.8а)

При известной плотности осветленной жидкости rосв (кг3/м ), ее массовый расход будет , тогда

(8.8б)

Поставляя из уравнения (8.4) значение Gосв в уравнение (8.8б), получаем новую зависимость для определения поверхность осаждения:

(8.8в)

При выводе этого уравнения не учитывались обстоятельства, ухудшающие процесс отстаивания в реальных условиях: возможность вихреобразования в области ввода суспензии, наличие застойных зон и другие. Поэтому при инженерных расчетах следует увеличить величину поверхности, полученную по уравнению (8.8в), на 30 - 35%.

Осаждение под действием центробежных сил

Скорость разделения неоднородных систем значительно можно повысить в поле центробежных сил по сравнению с отстаиванием под действием силы тяжести. Такое повышение обуславливается увеличением движущей силы процесса разделения. Для создания поля центробежных сил используют два способа:

  1. обеспечивают вращательное движение потока в неподвижном аппарате; такой процесс разделения называется циклонным, а аппарат для его осуществления - циклонами.

  2. поток направляют во вращающийся аппарат, этот способ разделения называют осадительным центрифугированием; аппараты, в которых он осуществляется осадительными центрифугами.

Для оценки эффективности осаждения под действием центробежной силы по сравнению с разделением под действием силы тяжести вводится понятие о факторе разделения, равном их отношению

(8.9)

где m - масса осаждаемой частицы.

Таким образом, центробежная сила, действующая на частицу, больше силы тяжести во столько раз, во сколько ускорение центробежной силы ац больше ускорения силы тяжести .

Центробежное ускорение равно

(8.10)

где r - радиус вращения частицы, wr - окружная скорость вращения частицы вместе с потоком на радиусе r. Окружную скорость можно выразить через частоту вращения частицы n(c-1), т.е. . В этом случае выражение для центробежного ускорения примет вид

(8.10а)

Подставляя значения ац по формулам (8.10) и (8.10а) в зависимость (8.9), получим:

(8.11а)

(8.11б)

Значение Кр для циклонов имеет порядок сотен, а для центрифуг - около 3000; таким образом, движущая сила процесса осаждения в циклонах и центрифугах на 2 - 3 порядка больше, чем в отстойниках. По этой причине производительность циклонов и центрифуг выше производительности отстойников, в них можно отделять мелкие частицы: в центрифугах порядка 1 мкм, в циклонах - порядка 10 мкм.

studfiles.net

Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Отстаивание

Cтраница 3

Отстаивание является наиболее простым и дешевым технологическим способом выделения дисперсных примесей из воды, в основе которого лежит разделение в поле гравитационных сил в условиях покоя или медленно движущегося потока жидкости. При этом взвешенные вещества с плотностью, большей плотности воды, осаждаются, вещества с меньшей плотностью - всплывают.  [32]

Отстаивание ( в больших чанах-отстойниках) основано на способности твердых частиц пульпы оседать на дно сосуда под действием силы тяжести. В качестве отстойников применяются весьма крупные емкости. Производительность отстойника прямо пропорциональна скорости падения частиц и размеру свободной поверхности ( зеркала) отстойника. По трубе пульпа подается насосами в центральную часть отстойника и, пройдя все зоны отстаивания, накапливается в нижней части. Отсюда с помощью механически движущихся гребков пульпа перемещается к разгрузочному отверстию в центре днища отстойника, а отстоявшийся водный раствор направляется в следующий аппарат ( для дополнительного отстаивания) или выводится как готовый продукт. Этот процесс отвода осветленного раствора называется декантацией.  [34]

Отстаивание часто применяют для отделения воды, попавшей в жиры, например при вытопке острым паром. Эта вода скапливается в низу аппарата или резервуара, откуда ее осторожно сливают в жироловушку.  [35]

Отстаивание является наиболее простым и дешевым технологическим способом выделения дисперсных примесей из воды, в основе которого лежит разделение в поле гравитационных сил в условиях покоя или медленно движущегося потока жидкости. При этом взвешенные вещества с плотностью, большей плотности воды, осаждаются, вещества с меньшей плотностью - всплывают.  [37]

Отстаивание применяют для разделения пылей, суспензий и эмульсий. Этот процесс не обеспечивает извлечение тонкодисперсных частиц и характеризуется небольшой скоростью осаждения, поэтому он используется преимущественно для частичного разделения неоднородных систем. Несомненным преимуществом процесса отстаивания являются несьма простое аппаратурное оформление и малые энергетические затраты.  [38]

Отстаивание заканчивается, когда зона 2 и переходная зона исчезают и завершается уплотнение сгущенной суспензии, что соответствует.  [40]

Отстаивание практикуют как способ очистки растворов в струйных и погружных машинах. Однако при этом способе затруднено удаление осевших минеральных взвесей и всплывших нефтепродуктов.  [41]

Отстаивание - наиболее простой и дешевый способ отделения от отработанных масел большей части воды и примесей крупных твердых частиц, осуществляется в отстойниках различной геометрии. Центрифугирование также позволяет отделить воду и твердые частицы от масла; процесс выполняется с помощью центрифуг периодического или непрерывного действия, не требует больших затрат времени и энергии.  [43]

Отстаивание и центрифугирование не дают четкого разделения фаз шламов и используются только как предподготовка к анализу.  [44]

Отстаивание применяют для очистки стабильных эмульсий и реже для масел и обычно комбинируют с другими методами очистки.  [45]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Процесс - отстаивание - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Процесс - отстаивание

Cтраница 1

Процесс отстаивания применяется для разделения гетерогенных систем - суспензий и эмульсий - под действием силы тяжести. Отстаивание возможно при наличии разности удельных весов разделяемых сред и при размере взвешенных частиц больше 0 5 мк.  [1]

Процесс отстаивания используют и для очистки производственных сточных вод от нефти, масел, смол, жиров и др. Очистка от всплывающих примесей аналогична осаждению твердых веществ. Различие заключается в том, что плотность ( всплывающих частиц ( меньше, чем плотность воды. Для улавливания частичек нефти используют нефтеловушки. Для улавливания жиров применяют жироловушки.  [3]

Процесс отстаивания проще всего осуществляется в неподвижной жидкости. В больших водохранилищах, где смена воды совершается обычно через 25 - 30 суток, длительный отстой способствует самоочищению воды. На некоторых водопроводах специально производят предварительное отстаивание воды. Однако этот метод не нашел широкого применения в СССР, так как для его осуществления требуются большие емкости вследствие очень медленного осаждения мелких взвешенных веществ, обусловливающих мутность воды.  [5]

Процесс отстаивания производится в отстойниках больших размеров, где вода находится в спокойном состоянии или медленно движется.  [7]

Процессы отстаивания, фильтрации и центрифугирования применяют для разделения жидких неоднородных систем, состоящих из жидкой фазы и твердых взвешенных в ней частиц.  [8]

Процесс отстаивания позволяет осветлять воду вследствие удаления из нее грубодисперсных взвешенных примесей, оседающих под действием силы тяжести на дно отстойника. Отстаивание воды проводят в непрерывно-действующих отстойных бетонированных резервуарах.  [9]

Процессы отстаивания, фильтрации и центрифугирования применяются для разделения жидких неоднородных систем, состоящих из жидкой фазы и твердых, взвешенных в ней, частиц.  [10]

Процессы отстаивания и про мывания шламов каустификации связаны с большой затратой времени, особенно при применении карбонатного сырья, известь из которого дает шлам с малой скоростью отстаивания.  [11]

Процесс отстаивания используется для очистки производственных сточных вод от нефти и других углеводородов. Очистка от всплывающих примесей такого рода аналогична осаждению твердых веществ, а различие заключается в том, что плотность всплывающих примесей ниже плотности воды. Для улавливания частичек нефти используют нефтеловушки, где скорость движения воды изменяется в пределах 0 005 - 0 01 м / с, а скорость всплывания для частичек нефти диаметром 80 - 100 мкм равна 1 - 4 мм / с. При этом всплывает 96 - 98 % нефти.  [12]

Процесс отстаивания используется для очистки производственных сточных вод от нефти и других углеводородов.  [13]

Процесс отстаивания используется для очистки производственных сточных вод от нефти и других углеводородов. Очистка от всплывающих примесей такого рода аналогична осаждению твердых веществ, а различие заключается в том, что плотность всплывающих примесей ниже плотности воды. Для улавливания частичек нефти используют нефтеловушки, где скорость движения воды изменяется в пределах 0 005 - 0 01 м / с, а скорость всплывания для частичек нефти диаметром 80 - 100 мкм равна 1 - 4 мм / с. При этом всплывает 96 - 98 % нефти.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

ОТСТАИВАНИЕ

Дом ОТСТАИВАНИЕ

просмотров - 861

Неоднородные жидкие системы поддаются разделœению под действием силы тяжести, если плотность дисперсной фазы больше плотности диспер­сионной среды. В этом случае взвешенные частицы осœедают на дно сосуда. Осаждение под действием силы тяжести твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в жидкой среде, называют отстаиванием (сгущением, седиментацией).

Практически методом отстаивания и де­кантации пользуются главным образом для разделœения грубых суспен­зий.

Скорость осаждения. Осаждение частиц происходит по законам падения тел в среде, оказывающей сопротивление их движению. Оседающая частица движется вначале ускоренно, но через некоторый промежуток времени, когда сопротивление трения среды уравновесит действие силы тяжести, она приобретает постоянную скорость и падает равномерно.

При осаждении суспензий с неоднородными по размерам частицами отстаивание протекает постепенно: сначала осаждаются на дно более крупные частицы, мелкие же образуют муть, которая отстаивается медленней. В концентрированных суспензиях обычно происходит процесс поверхностного взаимодействия частиц друг с другом; они соединяются в группы и мелкие частицы увлекаются более крупными.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, отстаивание концентрированных суспензий проис­ходит при режиме солидарного, или стесненного, осаждения, когда различные по величинœе частицы осаждаются совместно. В этом случае по мере отстаивания можно наблюдать постепенное увеличение верхнего слоя осветленной жидкости.

Различают два типа осадков, получающихся при отстаивании.Грубые суспензии дают осадки, в которых крупнозернистые взвешенные частицы ложатся на дно плотными слоями; при этом между осœевшим слоем осадка и осветленной жидкостью наблюдается резко выраженная граница.

Тонкие суспензии дают осадки иного типа; повышение концентрации суспензии происходит только в нижней части отстойного аппа­рата. В этом случае резкой границы между осадком и осветленной жидкостью нет, а наблюдается постепенный переход от более концентрированных слоев к менее концентриро­ванным.

В сложных смесях или так называемых полидисперсных суспен­зиях, состоящих из частиц разной величины, часто образуются осадки обоих типов, т. е. на дно осœедает плотный слой крупных частиц, а над ним находится муть.

 
 

зона 4

зона 3

зона 2

зона 1

1 зона – осадок; 2 зона – зона сгущенной суспензии; 3 зона – зона свободного осаждения; 4 зона – осветленная жидкость.

Концентрация плотных кристаллических осадков, осœедающих сплошным слоем на дно отстойного резервуара, иногда достигает 60%, но обычно концентрация их не превышает 40%. В тонких суспензиях осадок не выпадает, а происходит только сгущение суспензии, т. е. неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ увеличение ее концентрации.

С гидродинамической точки зрения стесненное осаждение аналогично определœенному состоянию взвешенного (псевдоожиженного) слоя твердых частиц. Скорость стесненного осаждения соответствует скорости уноса частиц из псевдоожиженного слоя. По этой причине равномерное осаждение частиц в неподвижной среде идентично условию витания частиц в восходящем потоке.

Для расчета скорости стесненного осаждения бывают использованы следующие уравнения:

При ε>0,7 Wст= Wос ε2 10 -1,82 (1- ε) (1)

При ε≤0,7 Wст= Wос 0,123 ε2 /(1- ε) (2)

Где Wос = √ 4d g (ρт – ρ) / 3ξ ρ (3)

ρт – плотность твердой частицы;

ρ – плотность среды;

ξ – коэффициент сопротивления среды; (КСИ)

d – эквивалентный диаметр частицы;

g – ускорение свободного падения;

ε – относительная шероховатость трубы. (ЭПСИЛОН)

Скорость стесненного осаждения можно рассчитать также, исходя из следующей зависимости для критерия Рейнольдса:

Reст = Аr ε4,75 / (18 + 0,6 √ Аr ε4,75) (4)

Критерий Рейнольдса отражает влияние силы трения на движение жидкости. Ламинарное – Rе ≤2320; турбулентное при Rе>2320.

На основе уравнений 1-4 можно рассчитать скорость стесненногоосаждения одинаковых по размеру шарообразных частиц. При осаждении частиц иной формы полученное значение следует умножить на поправочный коэффициент формы, значение которого определяют опытным путем.

Производительность отстойников.

Пусть отстойник имеет длину l(м), ширину b(м).

h – высота отстойника, м.

Производительность отстойника по осветленной жидкости

Qосв = Wп b h (1)

Где Wп – скорость потока жидкости вдоль аппарата͵ м/с.

Время прохождения τ (с) суспензией отстойника составит:

τ =l/Wп (2)

За это же время частицы со скоростью Wос должны пройти наибольший путь h, следовательно, время отстаивания

τ = h/Wос (3)

Приравнивая правые части уравнений 2 и 3 и подставляя вместо Wп его значение из уравнения 1 (Wп = Qосв/hb) , получим:

h/Wос = l/Wп = lhb/Qосв, откуда

Qосв= Wос lb = Wос F (4)

где lb=F – поверхность отстойника, м2

Уравнение (4) показывает, что производительность отстойника не зависит от его высоты, а зависит только от скорости осаждения и свободной поверхности отстойника. По этой причине современные конструкции отстойников имеют сильно развитую площадь свободного сечения, а высо­та аппаратов незначительна.

Читайте также

  • - Отстаивание

    Флокуляция Сбор промывной воды В ходе промывки фильтров отработанная промывная вода собирается в верхней части центрального канала фильтров и поступает в трубопровод отработанной промывной воды. Отработанная промывная вода самотеком поступает в резервуар... [читать подробенее]

  • - ОТСТАИВАНИЕ

    Неоднородные жидкие системы поддаются разделению под действием силы тяжести, если плотность дисперсной фазы больше плотности диспер­сионной среды. В этом случае взвешенные частицы оседают на дно сосуда. Осаждение под действием силы тяжести твердых частиц, находящихся... [читать подробенее]

  • - Осаждение (отстаивание). Скорость осаждения

    Осаждение применяется для грубого разделения суспензий под действием сил тяжести. Этот процесс проводится в аппаратах, называемых отстойниками. Для расчета отстойников необходимо рассчитать скорость осаждения, т.е. скорость движения твердых частиц в жидкости. Для... [читать подробенее]

  • - Подогрев и отстаивание

    Фильтрование. Подогрев и отстаивание Тема 4 Очистка топлив и расчет режимов их работы. Лекция №5 Конспект лекций по дисциплине Химмотология4.5 Сепарирование.Литература: С.В. Камкин, И.В. Возницкий, В.П. Шмелев «Эксплуатация Судовых дизелей», 1990 г., с.... [читать подробенее]

  • - Отстаивание в поле сил тяжести.

    Гидромеханические процессы. Иллюстративный материал Литература: 1.Биохимия. Учебник /под редакцией член – корр РАН, проф. Е.С. Северина – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003.- 784 с 2. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: В 2-х томах. Т. 2. Пер. с англ: - М.: Мир, 1993. - 384с. ... [читать подробенее]

  • - Отстаивание в поле сил тяжести.

    Гидромеханические процессы. Процессы отстаивания. Процесс отстаивания - один из процессов разделения суспензий.Гравитационный отстойник: S     =0                   Материальные балансы по жидкой и твердой фазам имеют вид: = = ... [читать подробенее]

  • - ВОПРОС № 1 Отстаивание под действием гравитационного поля

    ЛЕКЦИЯ № 10 Отстаивание и осаждение ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ Литература: 1. Процессы и аппараты пищевых производств. Учебник для вузов в 2 книгах/ [А.Н. Острикова и др.]; под ред. А.Н. Острикова. 2. Г.Д. Кавецкий, В.П. Касьяненко «Процессы и аппараты пищевой технологии».-... [читать подробенее]

  • oplib.ru


    .